JP2005282949A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 全熱交換機を用いて換気しても、同時に空調運転する場合に、その空調性が損なわれることのない空気調和装置を提供する。
【解決手段】 空気調和機１００と、この空気調和機に一体化された全熱交換機２００とを備える空気調和装置において、空気調和機１００の運転開始時に、全熱交換機２００の運転を停止又は風量調整する制御手段４０１を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和機に一体化された全熱交換機を備える空気調和装置に関する。

従来、換気機能を備えたものとしては、ビルトインタイプが主流である。しかし、このビルトインタイプには、既設の建物に据え付ける場合、多大な工事費と工事期間がかかるという欠点がある。また、この空気調和装置のほかに、全熱交換機を別置きするタイプが提案されている。しかし、これだと、空気調和装置の吹出し口から吹出される空気の空気質や温度、湿度等が異なる空気が、全熱交換機から吹出されることになるため、室内空気にムラが生じるといった問題がある。

これに対し、空気調和機と、この空気調和機と一体化された全熱交換機とを備えた空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

この場合、全熱交換機で熱交換された外気を、空気調和機の室内熱交換器の一次側に導入し、この一次側で外気と内気とをミキシングし、これらを熱交換した後、空気調和機の吹出し口から吹出すように構成されている。

このような全熱交換機では、外気と内気との入れ替えを行う場合、夏場であれば、室内温度をなるべく上昇させないように外気を取り入れて、冬場であれば、室内温度をなるべく下降させないように外気を取り入れている。
実公平３−３８７１号公報

しかしながら、上述した従来の構成において、全熱交換機を用いても、完全に室内温度で外気導入することはできず、夏場において、室内温度を上昇させたり、冬場において、室内温度を下降させたりするといった問題がある。こういった問題が発生すると、同時に空調運転する場合には、室温が設定温度に到達するまでの時間が長くなり、空調性が損なわれるといった問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、全熱交換機を用いて換気しても、同時に空調運転する場合に、その空調性が損なわれることのない空気調和装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、空気調和機と、この空気調和機に一体化された全熱交換機とを備える空気調和装置において、空気調和機の運転開始時に、全熱交換機の運転を停止又は風量調整する制御手段を備えたことを特徴とする。

この場合において、前記制御手段は、前記空気調和機の運転開始時に、予め設定された設定温度と室温との温度差が所定の値以上である場合、全熱交換機の運転を停止又は風量調整してもよい。また、前記制御手段は、設定温度と室温との温度差が第１の値よりも大きい場合、全熱交換機の運転を待機し、第１の値よりも小さい第２の値よりも大きい場合、全熱交換機の風量調整を行い、第２の値よりも小さい第３の値よりも大きい場合、全熱交換機を通常運転してもよい。

また、空気調和機と、この空気調和機に一体化された全熱交換機とを備える空気調和装置において、空気調和機の運転中の換気モードであって、全熱交換機の運転による全熱交換換気モードと、全熱交換機を構成する全熱交換素子をバイパスさせて換気する普通換気モードとを備えていてもよい。また、暖房運転時に外気温度よりも室温が低い場合、或いは、冷房運転時に外気温度よりも室温が高い場合、換気モードを、普通換気モードに切り替えてもよい。換気モードを切り替えた後、一定時間、換気モードの再切り替えを禁止してもよい。また、全熱交換機の制御部と、空気調和機の制御部とを１つのリモコンにパッケージングしてもよい。

本発明では、十分な循環風量が得られ、これによって新鮮な空気質が得られ、高い温度分布性能を得ることができる。

以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。

図１において、１００は空気調和機を示し、２００は全熱交換機を示している。この空気調和機１００は、圧縮機１を備え、この圧縮機１には四方弁２を介して室外熱交換器３が接続されている。この室外熱交換器３には二つのメカ弁４、５を介して室内熱交換器６が接続され、この室内熱交換器６には上記四方弁２を介してアキュームレータ７が接続され、このアキュームレータ７は圧縮機１に接続されている。

この空気調和機１００において、実線の矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示す。圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁２を経て室外熱交換器３に至り、ここで凝縮する。そして、メカ弁４、５を経て室内熱交換器６に至り、ここで、室内送風機６Ａからの送風を受けて蒸発して、四方弁２、アキュームレータ７を経て圧縮機１に戻る。上述した室内送風機６Ａによる送風により被調和室が冷房される。

破線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示す。この場合において、圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁２を経て室内熱交換器６に至り、ここで、室内送風機６Ａからの送風を受けて凝縮した後、メカ弁５、４を経て室外熱交換器３に至る。そして、ここで蒸発して、四方弁２、アキュームレータ７を経て圧縮機１に戻る。上述した室内送風機６Ａによる送風により被調和室が暖房される。

全熱交換機２００は、全熱交換素子１１を備えて構成される。この全熱交換素子１１は、蛇行状に折り曲げた折曲げ紙に平板状紙をのせ、その上に、上記折曲げ紙とはその折り曲げ方向を変えた折曲げ紙を重ねるようにして、これら折曲げ紙と平板状紙とを順次積層させて構成されている。この全熱交換素子１１には、外気が導入されると共に、被調和室からの排気（内気）が供給される。そして、この内気と外気の間で熱交換した後、外気を被調和室に供給し、内気を被調和室の外に排気する機能を備える。

ここで、外気ＯＡは、給気ダクト１２、給気ファン１３を経た後、外気フィルタ１４を介して全熱交換素子１１に至り、ここから給気風路１５、加湿器１６、吹出しフラップ１７、吹出しルーバ１８を経て給気ＳＡとなって被調和室に吹出される。この加湿器１６には加湿タンク５００が接続され、このタンクに直接給水しておけば、この加湿器１６に加湿水が順次供給される。一方、被調和室からの内気ＲＡは、破線で示すように、吸込みグリル２１を経て全熱交換素子１１に至り、この全熱交換素子１１を経てダンパ２２、排気ファン２３、排気ダクト２４を介して室外に排気ＥＡされる。ダンパ２２は風路を遮断自在であり、これが風路を遮断した場合、吸込みグリル２１を経た内気ＲＡは、全熱交換素子１１をバイパスし、普通換気風路２５を介して排気ファン２３に至り、排気ダクト２４を介して室外に排気ＥＡされる。

符号４００は、空気調和機１００の運転制御を行うリモコンを示し、このリモコンは空気調和機本体１００Ａの制御部４０１と、全熱交換機本体２００Ａの制御部４０２とを１つのケースに収めて構成される。ここで、制御部４０１は室内送風機６Ａやメカ弁５などの制御を行い、制御部４０２は排気ファン２３、吸気ファン１３などの制御を行うものである。このように、１つのリモコン４００に２つの制御部４０１，４０２をパッケージングしたことにより、リモコン内のマイコンを共通化でき、また、これによってリモコン代が安価となり、リモコンの操作性が向上する。

図２は空気調和機１００を下から見た斜視図である。

本実施形態では、空気調和機１００が、天井に吊り下げられる空気調和機本体１００Ａと、この空気調和機本体１００Ａの後部に連結されて一体化された外気調温用の全熱交換機本体２００Ａとを備えて構成されている。

空気調和機本体１００Ａの内部には、図３に示すように、上述した室内熱交換器６、室内送風機６Ａ、ドレンパン６Ｂ、さらには電装箱１９等が配置され、その吸込みグリル９にはフィルタ９Ａが配置されている。これが運転されると、吸込みグリル９を介して内気が吸い込まれ、この内気は、室内送風機６Ａを経て室内熱交換器６に至り、ここで冷媒と熱交換した後に、吹出し口３２を介して被調和室に吹出される。

全熱交換機本体２００Ａの内部には、上述した全熱交換素子１１、給気ファン１３、排気ファン２３等が配置され、その吸込みグリル２１にはフィルタ２１Ａが配置されている。これが運転されると、吸込みグリル２１を介して内気が吸い込まれ、この内気は、全熱交換素子１１に至り、ここで、外気と熱交換した後に、排気ファン２３を介して室外に排気される。一方、外気は、給気ファン１３を介して、全熱交換素子１１に至り、ここで、内気と熱交換した後に、給気風路１５（図１参照）、加湿器１６、吹出しフラップ１７、吹出しルーバ１８等を経て、吹出し口３４から被調和室に吹出される。全熱交換機本体２００Ａには、給排気ダクト１２、２４が接続されるが、これら給排気ダクト１２、２４は、全熱交換機本体２００Ａの下面若しくは背面に接続される。

図３に示すダンパ２２が動作すると、内気の排出経路における全熱交換素子１１の出口が封鎖され、内気は、全熱交換素子１１をバイパスし、普通換気風路２５（図１参照）を介して排気ファン２３に至り、排気ダクト２４を介して室外に排気される。なお、図３では、加湿器１６、吹出しフラップ１７等の図示を省略している。

上記構成では、各本体１００Ａ，２００Ａの吹出し口３２，３４が夫々独立して形成されている。そして、各吹出し口３２，３４は、近接配置され、空気調和機本体１００Ａの吹出し口３２から吹出される空気と、全熱交換機本体２００Ａの吹出し口３４から吹出される空気とを、各吹出し口３２，３４の出口でミキシング自在に構成されている。このように、各吹出し口３２，３４は夫々独立し、本ユニット内では、全熱交換機本体２００Ａの空気が、空気調和機本体１００Ａ内に進入することがない。

この構成では、例えば、空気調和機本体１００Ａの吹出し風量が１０００ｍ３／ｈで設計され、全熱交換機本体２００Ａの吸込み風量が５００ｍ３／ｈで設計された場合、各吹出し口３２，３４が夫々独立であるため、そのときの循環風量は１５００ｍ３／ｈに維持される。ちなみに、従来の構成のように、全熱交換機本体２００Ａの給気風路が、空気調和機本体１００Ａの熱交換器の一次側に接続される構成であれば、各風量が、仮に上記と同様に設計されたとしても、そのときの循環風量は１５００ｍ３／ｈを大きく下回り、むしろ若干の風量アップに止まる。そのため、循環風量不足に至り、新鮮な空気質が得られなくなり、温度分布性能が低くなる。

本構成では、吹出し口３２，３４が夫々独立であるため、循環風量が大きくなり、これによって新鮮な空気質が得られ、高い温度分布性能を得ることができる。また、この空気調和機本体１００Ａの高さＨ１は、図３に示すように、全熱交換機本体２００Ａの高さＨ２よりも低く形成され、この低くなった空気調和機本体１００Ａの上部には、全熱交換機本体２００Ａの給気風路１５が配置されている。この給気風路１５を含んだ全熱交換機本体２００Ａの全高が、空気調和機本体１００Ａの高さＨ１とほぼ等しくなるように形成されている。上記給気風路１５の先端部には、当該給気風路１５の幅とほぼ同一幅の吹出し口３４を備え、この吹出し口３４の全幅は、図２及び図４に示すように、空気調和機本体１００Ａの吹出し口３２の全幅と等しくなるように形成されている。また、全熱交換機本体２００Ａの吹出し口３４には、図３に示すように、当該吹出し口３４から吹出される空気を、空気調和機本体１００Ａの吹出し口３２側に案内する案内羽根３５が配置されている。この案内羽根３５の取り付け角度を適宜調整すれば、各吹出し口３２，３４の出口でのミキシング効果が高められる。

本構成では、一般に、空気調和機１００と全熱交換機２００とが同時に運転される。ただし、本実施形態では、空調運転の開始時に、一時的に全熱交換機２００の運転が制限され、空調優先の運転が行われる。

本構成では、設定温度と室温との温度差ΔＴが、第１の値（例えば＋２℃）よりも大きい場合、即ち設定温度と室温との間に大きな隔たりがある場合、全熱交換機２００の運転を待機させて、空調優先の運転を行い、室温の立ち上がり性を向上させる。また、第１の値よりも小さい第２の値（例えば＋１℃）よりも大きい場合、即ち設定温度と室温との間の隔たりが小さくなった場合、全熱交換機２００の風量調整を行って、換気しながらも、やや空調優先の運転を行う。温度差ΔＴが、第２の値よりも小さい第３の値（例えば０℃）よりも大きい場合、即ち室温が設定温度に近くなった場合、空調優先の運転を止め、全熱交換機２００を通常運転に戻す。

図５は、本実施形態のフローチャートを示す。

この処理は、空気調和機１００の運転開始時の制御であり、まず、空気調和機１００が運転されているか否かが判定され（Ｓ１）、空気調和機１００が運転されていれば、待機タイマがセットされる（Ｓ２）。ついで、全熱交換機２００が運転されているか否かが判定され（Ｓ３）、全熱交換機２００が運転されていれば、設定温度と室温との温度差ΔＴが計算される（Ｓ４）。この設定温度は、リモコン４００の制御部４０１の例えばＥＥＰＲＯＭに設定され、変更自在である。室温は、空気調和機１００の吸込み温度センサ（図示せず）により検出される。ここでの温度差ΔＴが、＋２℃（第１の値）よりも大きいか否かが判定され（Ｓ５）、＋２℃よりも大きい場合、給排気ファン１３、２３を停止し、全熱交換機２００の運転を待機状態とする（Ｓ６）。この温度差ΔＴは、冷房運転時ならば、設定温度に対して室温が高い場合を＋（正）とし、暖房運転時ならば、設定温度に対して室温が低い場合を＋（正）としている。そして、＋（正）にある場合には、空気調和機１００がサーモオンの状態にある。

この温度差ΔＴが、＋２℃よりも大きい場合、全熱交換機２００の運転を待機状態とすると、空調優先の運転が行われ、室温の立ち上がりが早くなり、換気を行う場合に比べて、空調性を向上させることができる。

これに対し、Ｓ５で＋２℃以下である場合、温度差ΔＴが、＋１℃（第２の値）よりも大きいか否かが判定され（Ｓ７）、＋１℃よりも大きい場合、例えば、給排気ファン１３、２３を間欠運転し、或いはセーブ運転して、全熱交換機２００の風量調整が行われる（Ｓ８）。要するに、温度差ΔＴが、＋２℃から＋１℃になるまでの間、即ち、設定温度と室温との隔たりが小さくなった場合、全熱交換機２００の風量調整を行って、換気しながらも、やや空調優先の運転を行う。また、Ｓ７で＋１℃以下である場合、温度差ΔＴが、０℃（第３の値）よりも大きいか否かが判定され（Ｓ９）、０℃よりも大きい場合、室温が設定温度に近くなっているから、給排気ファン１３、２３を通常運転し、全熱交換機２００を通常運転に戻す（Ｓ１０）。Ｓ９で０℃よりも大きくない場合、温度差ΔＴが、０℃（第３の値）以下か否かが判定され（Ｓ１１）、０℃以下の場合、即ち冷房時であれば室温が設定温度よりも低くなった場合、暖房時であれば室温が設定温度よりも高くなった場合、給排気ファン１３、２３を通常運転し、空気調和機１００の室内送風機６Ａの運転を停止する（Ｓ１２）。この状態では、給排気ファン１３、２３が運転し、室内空気は循環するため、省エネルギー化が図られる。

Ｓ６、Ｓ８を経ると、Ｓ１３に至る。ここでは、Ｓ２でセットされた待機タイマが２０分経過したか否かが判定され、２０分経過と判定された場合、給排気ファン１３、２３を通常運転し、全熱交換機２００を通常運転に戻す（Ｓ１０）。上述した換気待機や、換気セーブの状態が２０分を超えて継続されると、換気不足になるからである。Ｓ１で、空気調和機１００が運転していなければ、待機タイマがクリアされて（Ｓ１４）、Ｓ１５に至り、ここで換気運転が選択されていれば、全熱交換機２００を通常運転する。Ｓ３で、全熱交換機２００が運転していなければ、Ｓ１６に至り、ここで室内機運転が選択されていれば、空気調和機１００を通常運転する。

また、本構成では、空気調和機１００の運転中の換気モードであって、全熱交換機２００の運転による「全熱交換換気モード」と、全熱交換機２００を構成する全熱交換素子１１をバイパスさせて換気する「普通換気モード」とを備え、各換気モードを、自動的に切り替える制御手段（制御部４０２）を備えて構成される。この制御手段は、暖房運転時に外気温度よりも室温が低い場合、或いは、冷房運転時に外気温度よりも室温が高い場合、換気モードを、「普通換気モード」に切り替える。また、換気モードを切り替えた後、一定時間は、換気モードの再切り替えを禁止する。

図６は、その制御フローを示す。

全熱交換機２００を運転させるか否かが判定され（Ｓ２１）、これを運転させる場合には、まず、外気温度を室外機（図示せず）から通信により取得すると共に、室温を空気調和機１００の吸込み温度センサ（図示せず）から取得する（Ｓ２２）。この場合、例えば２３℃の目標室温は、リモコン４００の制御部４０１の例えばＥＥＰＲＯＭに設定され、変更自在である。つぎに、外気温度が「室温＋１」よりも高いか否かが判定される（Ｓ２３）。それが高い場合、Ｓ２４に移行し、目標室温（２３℃）が室温よりも高いか否かが判定される（Ｓ２４）。この判定が「ＹＥＳ」の場合は、外気温度が「室温＋１」よりも高く、室温が目標室温（２３℃）よりも低い場合であって、その場合は、暖房運転時に外気温度よりも室温が低い場合が想定されるから、「換気モード」が、上述した「普通換気モード」に切り替えられる（Ｓ２７）。ついで、Ｓ２３で、外気温度が「室温＋１」よりも低い場合、Ｓ２５に移行し、外気温度が「室温−１」よりも低いか否かが判定される。それが低い場合、Ｓ２６に移行し、目標室温（２３℃）が室温よりも低いか否かが判定される。この判定が「ＹＥＳ」の場合は、外気温度が「室温−１」よりも低く、室温が目標室温（２３℃）よりも高い場合であって、その場合は、冷房運転時に外気温度よりも室温が高い場合が想定されるから、「換気モード」が、上述した「普通換気モード」に切り替えられる（Ｓ２７）。なお、上述した条件以外の場合、すべて「全熱交換換気モード」に切り替えられる（Ｓ２８）。

上記構成では、空気調和機本体１００Ａと全熱交換機本体２００Ａをユニット化したため、各本体を別々に吊り下げる場合に比べ、据付時の吊り工程が一回で済むため、据付作業に要する労力を軽減することができる。また、天吊り全熱交換機本体２００Ａの電源を天吊り空気調和機本体１００Ａと出荷の時点で共通とすることで、据付時の電気工事が一回で済むため、工事に要する労力を軽減でき、工事費を格安に抑えることができる。さらに、従来のビルトインタイプに比べた場合、余分な屋根裏工事が不要になる。天吊り空気調和機本体１００Ａの吹出し口３２と天吊り全熱交換機本体２００Ａの吹出し口３４を、接近させた状態としたことで、吹出した後、即時に気流がミキシングされるので、室内の温度ムラを少なくすることができると共に、空気質（供給外気と既存室内気）のムラを少なくすることができる。天吊り空気調和機１００を一体型とすることで、例えば、上述したようにリモコン４００を一つにすることができ、操作性を向上させることができると共に、リモコン費用を低減することができる。

上記空気調和機１００では、全熱交換機本体２００Ａの下面から給排気ダクト１２、２４を引き出す構成としたため、空気調和機１００の後側に壁面３００がある場合、そのダクトに１つのエルボ３０１をつけるだけで、ダクトを後方に引き回すことができる。これによれば、ダクトの引き回し作業が容易となるだけでなく、空気調和機１００を壁面３００に寄せて設置することができ、見栄えが向上する。

全熱交換機本体２００Ａに加湿器１６を設置すれば、室内に露出するため、簡単に給水を行うことができる等の効果が得られる。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは云うまでもない。上記実施形態では、空気調和機本体１００Ａの吸込グリル２１と全熱交換機本体２００Ａの吸込グリル９とを別々に設けているが、これらのグリルにつながる吸込通路を１つにして、この吸込グリルを１つにすれば、吸込グリルのサービス点検が一度で事足り、サービスの手間が省けると共に、吸込グリルの共通化によりコストダウンを図ることができる。

本発明による空気調和装置の一実施形態を示す回路図である。 同空気調和装置を下から見た斜視図である。 同空気調和装置の断面図である。 同空気調和装置の平面図である。 制御フローチャートである。 同じく制御フローチャートである。

符号の説明

６ 室内熱交換器
６Ａ 室内送風機
１１ 全熱交換素子
１３ 給気ファン
１５ 給気風路
２３ 排気ファン
３２，３４ 吹出し口
１００Ａ 空気調和機本体
２００Ａ 全熱交換機本体
４００ リモコン
４０１ 制御部（制御手段）

Claims (7)

1. 空気調和機と、この空気調和機に一体化された全熱交換機とを備える空気調和装置において、空気調和機の運転開始時に、全熱交換機の運転を停止又は風量調整する制御手段を備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御手段は、
   前記空気調和機の運転開始時に、予め設定された設定温度と室温との温度差が所定の値以上である場合、全熱交換機の運転を停止又は風量調整することを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記制御手段は、
   設定温度と室温との温度差が第１の値よりも大きい場合、全熱交換機の運転を待機し、第１の値よりも小さい第２の値よりも大きい場合、全熱交換機の風量調整を行い、第２の値よりも小さい第３の値よりも大きい場合、全熱交換機を通常運転することを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和装置。
4. 空気調和機と、この空気調和機に一体化された全熱交換機とを備える空気調和装置において、空気調和機の運転中の換気モードであって、全熱交換機の運転による全熱交換換気モードと、全熱交換機を構成する全熱交換素子をバイパスさせて換気する普通換気モードとを備えることを特徴とする空気調和装置。
5. 暖房運転時に外気温度よりも室温が低い場合、或いは、冷房運転時に外気温度よりも室温が高い場合、前記換気モードを、普通換気モードに切り替えることを特徴とする請求項４記載の空気調和装置。
6. 換気モードを切り替えた後、一定時間、換気モードの再切り替えを禁止することを特徴とする請求項５記載の空気調和装置。
7. 全熱交換機の制御部と、空気調和機の制御部とを１つのリモコンにパッケージングしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の空気調和装置。

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